Riss in der Platte

Produkten aus Tropenhölzern haftet in vielen Industrienationen ein ethischer Makel an. Immer häufiger treten an ihre Stelle daher thermobehandelte heimische Hölzer. Sie sind unter Sauerstoffmangel erhitzt worden, was sie widerstandsfähiger gegen Fäulnis macht. Außerdem verformt sich derart behandeltes Holz deutlich weniger. Das Verfahren ist natürlich energieaufwändig, weshalb die Industrie möglichst nur Hölzer ohne Haarrisse oder andere Fehler verarbeiten möchte. Solche Risse sind allerdings schwer zu erkennen. Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung (WKI) in Braunschweig ist es gelungen, solche Mängel in Hölzern per Ultraschall aufzuspüren.

Dazu koppeln sie Sonotroden, also Ultraschallanreger, mechanisch an das Holz an, die mit 20 bis 30 kHz schwingen. So bringen sie mechanische Leistung ein, durch die das Holz multimodal schwingt. Entlang von feinen Rissen kommt es zur Reibung, wobei diese umso größer ausfällt, je feiner der Riss ist. Die entstehende Wärme kann eine industrieübliche Infrarotkamera detektieren, womit sich Fehler bereits im Rohholz aufspüren lassen.

Für diese Leistungsultraschall-Thermografie (LUS-Thermografie) haben die WKI-Forscher einen Demonstrator aufgebaut, der über fünf Sonotroden fünf Kilowatt Leistung in Hölzer einbringen kann, die sich mit ein bis zwei Meter pro Minute bewegen. Ein operatives System für die Industrie wäre individuell an vorhandene Holzverarbeitungs­linien anzupassen, bei denen sich aus produktionstechnischen Gründen Phasen hoher Transportgeschwindigkeit mit Stillstandszeiten abwechseln. Die Wissenschaftler profitieren bei dem Verfahren davon, dass Holz schlecht Wärme leitet: Selbst nach einigen Minuten bleibt das Wärmebild der Risse noch erkennbar. Anregung und Detektion können also in einem gewissen zeitlichen Abstand erfolgen.

Michael Vogel